洪乃丰

[按]: 据悉，北京市科委发布“十一五”经济社会发展科技需求调研中称，北京市大型水管崩裂每4天1起，地下管网急需数字化监控。北京热、气等管道长度达2万公里，其中40%d的地下管道情况并不清楚。事故多发，导致“马路拉链”现象曾出穷。

应该说，地下管线的功能及其安全可靠性的重要意义是不言而喻的，管道事故的原因可能是复杂和多方面的，下面的文章是从“腐蚀”作为切入点，分析管道破坏与腐蚀的关联，并提出相关意见与建议。本文提出的问题是应时的，更希望读者、有关单位，能够积极参与、献计献策，把我们的城市地下管线的安全问题搞好。

1．腐蚀隐患与突发事件

城市地下管道承担负着电、热、水系统的运送和排污等工能，是城市生存和发展所依赖的主要基础设施。随着我国城市化的迅速发展，城市人口的快速增多，作为城市基础设施的各种管线也在大幅度增加，复杂化程度更高了。而城市地下的老管线，却随着“年龄”的增长，其功能也渐“弱化”，乃至进入事故多发期。管道一旦出现问题，将带来了一系列的连锁反应，影响城市的正常运转和安全。因此，有人把地下管线形容为城市的“生命线”，甚至把地下管线的隐患称作“定时xx”。这样的“警钟”也许是必要的。

城市地下管道发生破坏、事故，原因是复杂和多方面的。其中管道腐蚀是重要原因之一。由于腐蚀往往是一个“渐变、累积过程”，是“悄悄”发生的，因此常常被人忽视，甚至事故之后，对腐蚀原因、影响因素等也缺乏认真的检验、分析与评估。殊不知，管道的“寿命”，很大程度取决于腐蚀过程。此过程有快有慢，到时候可能由“潜伏隐患”转化成“突发事件”。

城市以水、气、热三大管线系统为主，分为上水(自来水)、下水（雨水、污水的排出系统）、热力管道（气、水）、燃气管道（煤气、天然气）以及供电、电信管线等。

就管道的材质而言，主要有铸铁管、钢管、预应力混凝土管和少量非金属管，其中金属材料占主导地位（包括混凝土中钢筋）。钢在土壤介质中一般是不耐腐蚀的，必须依靠附加的防护措施（如涂层）。而防护措施的效能是由时限性的（如10、20年），特别是轻视防护或防护不当，腐蚀破坏能够提前出现，表现为“泄露”事故或突发事件。

以下的事例不一定xx是由腐蚀引起的，但有些的确与腐蚀相关，乃至腐蚀是主要祸首。——煤气管道事故事例：

沈阳市曾经一年就发生煤气泄漏事故就二百多起；济南市内一街煤气泄漏爆炸，使两公里长的路面产生不同程度的破坏，死伤60人；上海市地处闹市区的人行道上，因煤气泄漏发炸，造成大面积停电，死伤4人。嘉峪关市一所居民楼发生煤气爆炸８户人家被炸造成十人受伤，事故调查组表明，爆炸原因是煤气管道年久被腐蚀破裂后煤气泄漏而至。

——天然气管道事故事例：

泸州市一座居民楼人行道下，曾发生一起天然气管道爆炸事故，造成5死34人伤；震惊全国的泸州“5?29”天然气爆炸事故与腐蚀直接相关，在本次事故发生前的“抢先记录”中，管线腐蚀严重而造成的“险情”已经多次出现。人们对天然气管线会腐蚀得如此严重感到惊奇。

——城市供水管道事故事例：

南京市民曾对供水管道频频“爆管”感到烦心。据悉，有一年平均每天发生30多起爆管事故；据邵阳日报报道，2000年，邵阳市爆管停水次数为942次；2004年，爆管停水次数1200多次，因管道使用时间较长，管材腐蚀严重，接口出现裂缝，管网承压能力下降，导致时常发生爆管；北京市全市使用30年以上的自来水管长度占30％，仅1990年就发生25毫米以上自来水管和煤气、热力管线泄漏事故达2500起。

——预应力混凝土管道事故事例：

前面所述主要是金属类管道的腐蚀事故，而钢筋混凝土管道也同样会遭受腐蚀破坏和造成事故。图1是作者亲临现场拍照的输水管预应力钢丝腐蚀断裂的实况，造成混凝土管爆裂、停水事故。

图1 地下预应力混凝土管的腐蚀爆裂

类似的事例并不少见，例如包头市铺设的DN1400预应力钢筋泥凝土管，两年后钢筋锈蚀，断裂造成全线报废；北京市水源八厂在100m距离内曾发生过两次爆管；不久前北京最繁华的路段东三环京广桥出现了大面积的路面坍塌，造成了周边的交通中断，构成新闻热点，影响颇大。这次事故是由于地下预应力混凝土管道漏水造成的。造成这次管道破坏、污水泄漏的原因是多方面的，但有关专家的分析指出，材质受腐蚀是因素之一。

据报道，我国城市燃气管道总长度已达9万公里，其中煤气管道占54％；天然气管道占37％；液化石油气管道占8％。而北京市各类地下管道的总长度达3.7万公里，管道事故经常发生。随着城市的迅速发展和已有城市地下管道的“老龄化”，腐蚀与城市地下管线的安全，是值得特别重视的。

2．城市地下管道腐蚀的影响因素分析

按照“腐蚀”的定义，系指物质（物体）与环境作用所发生的破坏。具体到地下管道，就外部环境而言，是管道（材料）与土壤环境（介质）发生的化学、物理化学、电化学作用，导致管道的局部或整体的破坏。作为管道的材料，主要有金属（铸铁、钢、钢筋）和混凝土等，特别是钢铁材料，主要是经受电化学腐蚀，而混凝土则受到化学、物理化学腐蚀。此外，管道内部的腐蚀是发生在管道材质与所运送的介质（气、水等）之间的化学、电化学作用，由于介质的不同，其腐蚀情况也有很大差别。因此，地下管道将受到内、外腐蚀的影响，典型的是污水管道，它将受到内（污水）、外（土壤）介质的共同作用。以下重点分析外部（土壤）环境对管道腐蚀的影响。

城市跨越很大的区域，可能会有不同的土质。表面上可以分辨出黄土、红土、黑土、沙土等，其实，土壤是一个含有气、液、固成分的复杂体系，体系不同其腐蚀性也异。以下因素对城市地下管道的腐蚀起着主要作用：

（1） 一般因素

——土壤的酸度（pH）

不管是钢铁还是混凝土，都对酸性介质敏感。也就是说，酸性土壤具有更高的腐蚀性。城市地下的酸性土壤，可能是先天的（自然形成），也可能后天的（如污染）。表1列出了钢铁材料再不同酸度（pH）的腐蚀判别准则。通常pH值为7时表明土壤为中性，pH值越低其酸性越大，腐蚀性也越强。由表1可以看出，酸性先天性土壤或后被酸化的土壤，都将将大大促进管道的腐蚀。pH值高的碱性土壤，对管道的腐蚀危害相对小。

表1 土壤酸度（pH）与钢铁的腐蚀

pH 腐蚀性判断

7.0-8.5 低

5.5-7.0 中等

4.5-5.5 高

＜4.5 很高

——土壤含气、含水量

腐蚀、特别是金属腐蚀，都必须要氧气、水分参与。土壤的含气量取决于土的性质和密实度，一般开挖埋设的管道，属于“搅动土”（活土），含气量相对高，较之非搅动土腐蚀性高。就含水量而言，一般规律是土壤含水量越高，其腐蚀性能越大（表2），但在水饱和状态下，腐蚀反而变小，这是因为水中的含气量（溶解氧）大大降低了，氧供给不足所致。

表2土壤含水量于钢铁腐蚀

土壤含水量（%） 钢铁腐蚀判断

＜3 很低

3-7 低

7-10 中等

10-12 高

＞25 很高

——土壤导电性

金属管道、混凝土中钢筋腐蚀，都属于电化学过程，与土壤（介质）的导电性密切相关。通常的规律是，土壤的导电性越好（电阻率低），其腐蚀性也越强。表3给出了土壤电阻率与腐蚀性的关系。土壤电阻率是一项综合性指标，它与土壤性质、含水量、含盐量等密切相关，因此是代表土壤腐蚀性的重要检验指标。

表3土壤电阻率与腐蚀性

土壤电阻率（Ω?m） 钢铁腐蚀判断

＞05 低

20-50 中

＜20 高

——其他因素

土壤中的无机盐、有机质、微生物等，都能够对管道腐蚀起到重要作用，甚至是关键影响；温度升高也刺激腐蚀加快。其中，土壤含盐量的影响最为重要。如果地下管道处在“盐渍土”中或受盐污染的土中，其腐蚀危害是很大的。表4是土壤含盐量与腐蚀的关系，可以看出，随着含盐量的增加，腐蚀程度变高。土壤中含盐量＞0.5%（干土重量百分比）即称作“盐渍土”，具有高腐蚀性。

表4 土壤含盐量与钢铁腐蚀

土壤含盐量（%） 钢铁腐蚀判断

＜0.05 低

0.05-0.2 中等

0.2-0.5 偏高

0.5-1.2 高

＞1.2 很高

（2）城市特殊因素

城市是人类活动最频繁的地方，一些“人为因素”突出了城市特点。影响地下管道腐蚀的此类因素中，主要有杂散电流、撒氯盐融雪剂、污染等。

——杂散电流

杂散电流腐蚀实质是电解腐蚀，是由于直流电流流入地下所造成的，有时是大范围、严重性的问题。典型的是城市有轨电车、地铁所发生的类似腐蚀。城市采用直流电源驱动的地列车（如地铁），其轨道是电流回路，当轨道与大地绝缘不足或局部绝缘失效时，就会有电流流入大地（也叫做“漏散电流”或“迷流”）。杂散电流可进入地下管道，管道（如钢管）作为电导体，使杂散电流沿管管道行进，在适当部位由流经土壤又进入电位较负的铁轨、最终回到电源负极。这样，在电流流出管道的部位（阳极）便遭受电解腐蚀，可以在短期内使管道腐蚀穿孔、泄漏。一旦发生这类“电腐蚀”，危害是很大的。此外，杂散电流对输电、电讯（电缆）系统的线路腐蚀、干扰，也是一个明显危害。

除有轨电车、地铁以外，直流电气火车、直流输电系统，工业直流电解系统、直流电焊系统等，都可能对基础设施、建筑物、管道、电缆等早造成杂散电流腐蚀危害。北京就曾存在并发生过杂散电流对管道、电缆等腐蚀破坏的事例。我国有地铁的城市越来越多，直流电气火车、直流输电系统，工业直流电解系统等也影响城市。因此，杂散电流腐蚀危害是城市地下基础设施安全的威胁之一，应予高度重视。

——氯盐类融雪剂

许多年前，北京、天津及我国北方许多城市就开始“撒盐”（氯化钠），以迅速融化道路上的冰雪，保证城市交通畅达。近些年来使用的“融雪剂”，其主体成分仍然是氯盐（氯化钙、氯化镁等），国际上通称为“化冰盐”（deicing salt）。氯盐类是强腐蚀性物质，“化冰盐”成为城市地上道路桥梁、地下各类管道腐蚀破坏的主要“杀手”。这在国内外已经有许多事例余教训。但由于氯盐化冰雪效果好、快捷、成本低，还不得不继续使用。

氯盐类也破坏植被、危害环境，北京已经死了上万棵树。这是看得见的，比较容易引起社会的注意与重视。但腐蚀对基础设施、特别是地下管道可能的腐蚀危害，因是隐蔽的和渐变的，往往容易被忽视。从长远来说，这是对城市安全的潜在威胁，更值得警惕。

北京市每年使用氯盐类融雪剂数千至上万吨，主要撒在城市主干道上。近期有报告说，一些经常撒融雪剂的部位，表层土的取样化验表明，其氯盐含量可达到7%！由表4可知，含盐量高于0.5%，已属于“盐渍土”，具有高腐蚀性（对植被破坏也强），问题在于，表层的盐分要逐步下渗的，日积月累、年复一年，一座城市每年所撒上千、上万吨的氯盐，除了破坏路、桥等表面基础设施外，最终流渗到地下，xx可能达到管道周围，这些部位的管道，其腐蚀破坏就是迟早发生的事了。

目前，对氯盐类融雪剂的腐蚀危害和长远的影响，还认识不足，甚至还把它说成是“环保型融雪剂”，说它腐蚀性小乃至不腐蚀等，这就更成问题了。为了城市的“长治久安”，应该高度重视氯盐融雪剂对包括地下管道在内的城市基础设施的腐蚀危害，并采取有效的防范措施。这是一个涉及的我国北方地区城市的长远发展与安全的重大问题。

有一些管道破坏的事故，抢修很及时，但破坏原因、影响因素的查找往往不够。很少看到化验管道周围的盐含量等指标等数据，甚至在漏水地域继续撒融雪剂。例如，北京就一次自来水管爆裂、大量水流出地面、道路积水，为了防结冰（冬季），在爆管抢修过程中，在其周围、路面等，撒了数十吨工业盐和氯盐融雪剂。这些含融雪剂的水很容易到达管道周围，无形中增加了腐蚀危害。看来此方面的科普性、知识性的正面宣传也是非常必要的。

——污染与污水

城市污染不限于“大气”，排放到地下的液态污物也是一类“腐蚀源”。被污染的土壤能够腐蚀地下管道的外壁，而专用污水管道的内壁，也将遭受污水的腐蚀。污水的腐蚀性取决于其成分（如酸、碱、盐含量，有机物、微生物种类与含量等）。一般而言，污水都具有较强甚至很强的腐蚀性。因此，城市受污水污染土壤中的管道和城市承担排污功能的管道，是比较容易遭受腐蚀破坏的，也应该是注意重点之一。

3．防止或减少城市地下管道腐蚀的原则措施

地下管道腐蚀是一个复杂的问题，影响因素多、涉及多门学科、牵扯众多部门与行业。然而，它确实影响城市的发展与安全，必须高度重视。应在提高认识的基础上，采取相应的技术与管理措施。以下原则性策略与措施是应该考虑的：

（1） 整体规划

我们一些城市，地面以上布局井井有条，而地下往往很不规范，甚至管道处于“无序”状态。不同的管道属于不同部门、各行其是；整体规划不够，或规划赶不上“变化”。错综复杂的管道系统，给管理与维护带来困难。另外，对于腐蚀因素的控制，也需要规划与管理。在此方面，西方国家的有些经验可以借鉴。比如，欧洲有些城市，地下预先建有“通道式网络”，主要管道系统都附设在此“通道”中。人可以下“通道”进行检查与维护，主体管道大多不直接埋入土中，这样可以减少腐蚀危害，并便于随时检查、监控。这首先需要事先做好整体规划。这样的做法和思路，对于我们的新建、扩建城市的地下管道布局，是值得参考的。实际上，已经有城市或局部在这样做了。

（2） 管道防腐

不管是金属（钢铁）管道还是钢筋混凝土管道，埋在有腐蚀性的土壤中，都不大可能长久不坏的。其寿命取决于材质、环境和所采取防护措施的有效性。当材质、环境确定之后，防腐蚀措施就是关键了。涂层和阴极保护可能是最主要的防护措施，但涂层的种类繁多，价格和使用年限不一，怎样选择？是否需要阴极保护？都需要决策者决定。选择防护措施的原则应该是“在保证寿命前提下花钱最少”，也就是“全寿命经济分析法”。以往由些做法，往往以“初次投资最少”或以投资多少来决定防护等级的选择，忽视以使用寿命为前提，这是一种“短期行为”，从城市的长远发展与安全而言是不可取的。

对于杂散电流等特殊因素，还有其他的相应防护措施。随着我国国力的增强，一些耐腐蚀的材质，也可以作为管道材料，如耐腐蚀钢、不锈钢、非金属材质（工程塑料）等。

（3） 腐蚀环境的控制

城市大气污染已经引起足够重视，北京等大城市都制定了严格的控制措施。对于城市地下污染，也已经有一些相应的控制措施，但应该加强。城市污水的排放与治理，尚需加大力度；对于杂散电流的重视与治理也需要强化；撒氯盐融雪剂可能是长期的行为，不仅要重视其对表面植被、路桥的破坏，还要意识到对地下管道潜在危险。对于被融雪剂污染的冰雪，应该运出城市、专门处理；此类融化的雪水，也应该专门收集与处理（国外就有专门收集的管道，通到污水处理厂）。融雪剂的对应策略，我们才刚刚开始，更须加强。

（4） 检测与维修

这是十分重要的工作。应该随时、定时对城市各类地下管道进行检测、检查、分析、评估。目前已经有一些技术可以用来实现或部分实现“无损检测”的目的，还需要发展新技术。随时检查、及时维修，要经常化、制度化。这是控制和掌握管道运行安全的重要手段与途径。